内容正文:
专题01 反应热
一、反应热(焓变)
1.反应热(焓变)
(1)定义:在恒压条件下进行的反应的热效应,即△H为生成物的总焓与反应物的总焓之差,称为化学反应的焓变。研究表明,在恒压条件下进行的化学反应,其反应热等于反应的焓变。
符号:ΔH
单位:kJ·mol-1或kJ/mol
(2)表示方法
吸热反应:ΔH>0;放热反应:ΔH<0。
2.ΔH的两种计算方法
(1)宏观角度计算:ΔH=生成物的总能量-反应物的总能量。
(2)微观角度计算:ΔH=断裂反应物的化学键吸收的总能量-形成生成物的化学键释放的总能量。
注意:物质本身能量越低越稳定,如石墨转化成金刚石是吸热反应(ΔH>0),则金刚石的能量更高,故石墨的稳定性大于金刚石的稳定性。
3.放热反应和吸热反应的判断
(1)从反应物和生成物的总能量相对大小的角度分析,如图所示。
(2)从反应热的量化参数——键能的角度分析
(3)记忆常见的放热反应和吸热反应
放热反应:①可燃物的燃烧;②酸碱中和反应;③大多数化合反应;④金属跟酸的置换反应;⑤物质的缓慢氧化等。
吸热反应:①大多数分解反应;②盐的水解;③Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl反应;④碳和水蒸气、C和CO2的反应等。
4.理解反应历程与反应热的关系
图示
意义
a表示正反应的活化能;b表示逆反应的活化能。c表示该反应的反应热ΔH。
ΔH
图1:ΔH=(a-b) kJ·mol-1=-c kJ·mol-1,表示放热反应
图2:ΔH=(a-b) kJ·mol-1=c kJ·mol-1,表示吸热反应
二、热化学方程式
1.概念:能表示参加反应物质的量和反应热之间的关系的化学方程式。
2.意义:既表明了化学反应中的物质变化,也表明了化学反应中的能量变化。
如:2H2(g)+O2(g)===2H2O(l) ΔH=-571.6 kJ·mol-1
表示:2 mol氢气和1 mol氧气反应生成2 mol液态水时放出571.6 kJ的热量。
3.书写要求
(1)热化学方程式的基础是化学方程式,因此必须遵循化学方程式的要求,如原子守恒、元素守恒等。
(2)要在物质的化学式后用括号注明反应物和生成物的聚集状态。一般用英文字母g、l和s分别表示物质的气态、液态和固态,水溶液中的溶质则用aq表示。热化学方程式一般不写反应条件。
(3)要在化学方程式的右边标出焓变(ΔH)。放热反应,ΔH为“-”;吸热反应,ΔH为“+”。ΔH的单位是kJ·mol-1(或kJ/mol)。方程式与ΔH应用空格隔开。
(4)热化学方程式中各物质化学式前面的化学计量数仅表示该物质的物质的量,并不表示物质的分子数或原子数,因此化学计量数可以是整数,也可以是分数,一般不用小数。
三、燃烧热、中和热
1.反应热、燃烧热和中和热的比较
反应热
燃烧热
中和热
概念
化学反应过程中放出或吸收的热量
101 kPa时,1 mol纯物质完全燃烧生成指定产物时所放出的热量
在稀溶液中,酸与碱发生中和反应生成1 mol液态水时所放出的热量
能量的
变化
放热或吸热
放热
放热
ΔH的大小
放热时,ΔH<0;
吸热时,ΔH>0
ΔH<0
ΔH<0
反应条件
一定压强下
101 kPa
稀溶液
反应物的量
不限
1 mol纯物质
不一定是1 mol
生成物的量
不限
不限
1 mol液态水
注意:(1)对于燃烧热的理解:①规定可燃物的物质的量为1mol(这样才有可比性)。因此,表示可燃物的燃烧热的热化学方程式中,可燃物的化学计量数为1,其他物质的化学计量数常出现分数;
②规定生成物为指定产物。例如C→ CO2(g)、H →H2O(l)、S →SO2(g)、N →N2(g)等;
(2)对于中和热的理解:① 在25 ℃和101 kPa下的稀溶液中,强酸跟强碱发生中和反应生成1 mol H2O时的反应热为-57.3 kJ·mol-1。
②注意几个限定词:稀溶液;产物是1 mol液态H2O;用离子方程式可表示为OH-(aq)+H+(aq)===H2O(l) ΔH=-57.3 kJ·mol-1。
③浓的强酸和强碱发生中和反应的同时还要溶解,溶解要放出热量;弱酸和弱碱在发生中和反应的同时还要电离,电离要吸收热量,故反应热均不完全是中和反应的反应热。
2.中和热的测定
(1)测定原理
ΔH=-
c=4.18 J·g-1·℃-1=4.18×10-3 kJ·g-1·℃-1;n为生成H2O的物质的量。
(2)主要仪器:大烧杯(500mL)、温度计、量筒(50mL)两个、泡沫塑料或纸条、泡沫塑料板或硬纸板(中心有两个小孔)、环形玻璃搅拌棒。
(3)实验装置
(4)实验步骤:
①组装仪器如上图所示。
②分别量取50mL 0.50